[發(fā)明專利]一種用于檢測谷氨酸濃度的非酶電化學傳感器及采用其的檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011036045.6
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112198213A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 趙帥男;孫堅原;申雪峰;陳培華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48;G01N27/30;G01N27/327;C25D5/54;C25D9/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發(fā)明提供了一種用于檢測谷氨酸濃度的非酶電化學傳感器及采用其的檢測方法，所述的電化學傳感器包括反應池，以及設置于反應池內(nèi)的工作電極、輔助電極和參比電極；通過工作電極、輔助電極和參比電極構(gòu)建三電極體系，對反應池內(nèi)的待測溶液中的谷氨酸進行痕量檢測；所述的工作電極為表面修飾有鎳氧化物?還原氧化石墨烯納米材料的碳基電極。本發(fā)明以非酶電化學傳感方式檢測樣品中低濃度的谷氨酸，對0.1nM?1μM范圍內(nèi)的谷氨酸濃度也可以實現(xiàn)較高的電流響應，從而實現(xiàn)了對谷氨酸進行痕量檢測的目的，為生物與醫(yī)學應用領域中谷氨酸的痕量檢測提供了非常廉價、快捷的方法，值得推廣。

技術領域

本發(fā)明屬于痕量檢測技術領域，涉及一種非酶電化學傳感器及采用其的檢測方法，尤其涉及一種用于檢測谷氨酸濃度的非酶電化學傳感器及采用其的檢測方法。

背景技術

谷氨酸是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)最主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，在學習記憶、神經(jīng)發(fā)育等生命活動中發(fā)揮重要作用。在生理條件下，谷氨酸在腦內(nèi)的濃度及分布受到嚴格調(diào)控以維持穩(wěn)態(tài)。而病理條件下，特別是在一些嚴重的神經(jīng)疾病如腦卒中、神經(jīng)退行性疾病、精神分裂癥、癲癇等的發(fā)病過程中，由于谷氨酸轉(zhuǎn)運體的再攝取受到抑制，滯留在胞外的谷氨酸大量積聚，可從穩(wěn)態(tài)水平的幾個μM上升至幾十μM，過度激活神經(jīng)元上的谷氨酸受體，產(chǎn)生神經(jīng)興奮毒性并最終引起神經(jīng)元死亡。對上述嚴重腦疾病所產(chǎn)生神經(jīng)興奮毒性的程度進行快速準確的評估，對于制定治療方案、腦保護策略以及研發(fā)新藥等都具有重要的意義。然而，已有的可用于檢測腦組織或腦脊液樣品中所含谷氨酸水平的方法大多需要昂貴的設備/裝置，或操作/制備工藝復雜，在大范圍技術推廣方面仍然有較大的阻礙，因此成本低廉的、快速準確的檢測手段是未來重要的發(fā)展方向之一。

目前，可用于檢測腦組織中的谷氨酸主要包括：高效液相頻譜、毛細管電泳法和電化學技術。前兩種方法可以準確地檢測樣品中的谷氨酸含量，但都需要特殊的設備，而且操作較為繁瑣，難以實現(xiàn)快速檢測的技術目的。而電化學技術主要基于微型化的電化學電極的使用，電化學檢測設備的價格相對較低，對待檢測物質(zhì)的選擇性和敏感性較高、響應迅速，可用于快速精準地測定神經(jīng)興奮毒性的程度變化。

由于谷氨酸呈電化學惰性，因此針對谷氨酸的常規(guī)電化學檢測主要借助酶基電化學傳感器，如谷氨酸氧化酶修飾的電化學電極，通過對谷氨酸氧化產(chǎn)生的副產(chǎn)物過氧化氫(作為報告分子)進行檢測，從而獲得谷氨酸的濃度信息。盡管酶基傳感器對檢測物質(zhì)具有較高的選擇性和敏感性，但在實際操作中，制備工藝較為復雜，而且無法避免酶反應所固有的不穩(wěn)定性或環(huán)境依賴性、低重現(xiàn)性等缺點。更重要的問題在于谷氨酸檢測相關酶的成本過高，極大地限制了其在生物傳感領域的應用。另一方面，谷氨酸非酶電化學傳感器的發(fā)展較為遲滯。迄今，只有少數(shù)幾種非酶傳感器可用于谷氨酸檢測。雖然在成本、制備工藝以及反應穩(wěn)定性等方面具有明顯優(yōu)勢，但這些傳感器對谷氨酸的濃度檢測范圍普遍較高(100μM-8mM)，仍顯著高于腦組織和腦脊液中的谷氨酸濃度(μM級別)。因此，這些非酶傳感器無法應用于生物樣品的檢測。

CN111307891A公開了一種殼聚糖衍生多孔碳泡沫電極的制備方法，包括：1)將殼聚糖粉末與醋酸水溶液混合均勻得到殼聚糖醋酸溶液，將所述殼聚糖醋酸溶液低溫冷凍并干燥后得到殼聚糖泡沫；2)將所述殼聚糖泡沫于惰性氣氛下煅燒，得到殼聚糖衍生多孔碳泡沫；3)將所述殼聚糖衍生多孔碳泡沫切片得到殼聚糖衍生多孔碳泡沫薄片，將殼聚糖衍生多孔碳泡沫薄片經(jīng)由導電介質(zhì)固定在金屬集流體上即得殼聚糖衍生多孔碳泡沫電極。

CN102200527A公開了一種檢測血樣維生素含量的循環(huán)伏安法，包括：取待測血樣與維生素樣本處理液混合，利用循環(huán)伏安法檢測樣品在維生素檢測儀傳感器探頭上發(fā)生氧化還原反應時產(chǎn)生的電流信號；通過比較不同濃度維生素標準樣品的電流信號值，制定標準曲線，根據(jù)待測樣品產(chǎn)生的電流信號值，獲取待測血樣中維生素的含量。

CN106093149B提供了一種用于檢測α-酮戊二酸的電化學生物傳感器、制備方法及其應用技術領域，用于檢測α-酮戊二酸的電化學生物傳感器，該電化學生物傳感器為三電極體系傳感器，工作電極是表面修飾有谷氨酸脫氫酶膜的玻碳電極。